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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA ELECTRONICA “ESTUDIO Y DISEÑO DE UNA RED DE TELECOMUNICACIONES EN EL CANTÓN PASTAZA DE LA PROVINCIA DE PASTAZA CON EL PROPÓSITO DE BRINDAR SERVICIO DE INTERNET EN UNIDADES EDUCATIVAS PUBLICAS” Autor Ricardo David González Pinos SANGOLQUÍ – ECUADOR 2009
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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA ELECTRONICA
“ESTUDIO Y DISEÑO DE UNA RED DE TELECOMUNICACIONES EN EL CANTÓN PASTAZA
DE LA PROVINCIA DE PASTAZA CON EL PROPÓSITO DE BRINDAR SERVICIO DE INTERNET
EN UNIDADES EDUCATIVAS PUBLICAS”
Autor
Ricardo David González Pinos
SANGOLQUÍ – ECUADOR
2009
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ii
CERTIFICACIÓN
Certificamos que el siguiente proyecto de titulado “ESTUDIO Y DISEÑO DE
UNA RED DE TELECOMUNICACIONES EN EL CANTÓN PASTAZA DE LA
PROVINCIA DE PASTAZA CON EL PROPÓSITO DE BRINDAR SERVICIO DE
INTERNET EN UNIDADES EDUCATIVAS PUBLICAS” fue desarrollado en su
totalidad por el señor Ricardo David González Pinos con C.I. 0603614744 bajo
nuestra dirección
_________________ ________________
Ing. Fabián Sáenz Ing. Rodolfo Gordillo
DIRECTOR CO-DIRECTOR
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iii
RESUMEN
El proyecto presente trata acerca del estudio y diseño de una red que
permita brindar acceso a Internet a instituciones educativas fiscales del cantón
Pastaza de la provincia del mismo nombre. La red pretende mejorar la calidad de
educación de los alumnos de dichas instituciones al poder acceder a Internet.
Los centros educativos en general del cantón Pastaza, tiene un limitado
acceso por no decirlo nulo, a los servicios de telecomunicaciones inclusive tan
básicos como una línea telefónica, así se lo comprobó en un estudio de campo
realizado, así mismo se tomo coordenadas geográficas de las instituciones y de
los cerros que podrían servir como puntos de enlace para dicha red.
La red que se diseño es una red inalámbrica, con la ayuda del software
Radio Mobile, fue posible determinar el desempeño de la red y comprobar que los
enlaces están operativos.
Es importante mencionar que el proyecto cuenta con un estudio de
factibilidad económica en donde se detallan los precios de los equipos que se
podrían usar tanto para las redes WAN y las redes LAN y WLAN.
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iv
AGRADECIMIENTO
Un profundo agradecimiento a mi familia por el constante apoyo que me ha
brindado en toda mi carrera universitaria, gracias a ellos he podido llegar a
cumplir este sueño de obtener mi Ingeniería en esta prestigiosa universidad.
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v
DEDICATORIA
Dedico este proyecto de grado a mi familia, a mi padre Walter González, a
mi madre Yolanda Pinos, a mis hermanos Diego, Yadira y Sofía, y por supuesto a
mis sobrinos Diego, Mia y Renata, son las personas que más quiero y a quienes
debo todo lo que soy y lo que tengo.
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vi
PRÓLOGO
Con el crecimiento del mundo moderno, las telecomunicaciones se han
vuelto parte fundamental de cualquier organismo social o población como ente
fundamental de su desarrollo.
Una realidad que vive el país es la carencia de cualquier tipo de
comunicación en zonas marginales o apartadas de la zona urbana. En los
mejores casos se encuentra una línea telefónica que es usada por toda una
comunidad y en otros casos no se encuentran ni servicios básicos como
electricidad, alcantarillado, entre otros.
El FODETEL en su afán de mejorar la educación de las personas en el país
ha visto importante realizar proyectos de tele educación para las personas de
bajos recursos económicos y que se encuentran apartadas de las zonas urbanas.
En mi opinión personal, es una noble labor por parte del gobierno actual el
tratar de realizar mejoras en la calidad de vida de los ecuatorianos y que mejor
que en el área educativa que no es muy fuerte en nuestro país en general, y me
enorgullece poder colaborar con la provincia de Pastaza en el diseño de una red
que permita que algunos centros educativos tengan acceso a Internet y a
programas de tele educación.
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1
INDICE DE CONTENIDOS
CERTIFICACIÓN .................................................................................................... ii RESUMEN ............................................................................................................. iii AGRADECIMIENTO .............................................................................................. iv DEDICATORIA ....................................................................................................... v PRÓLOGO ............................................................................................................. vi INDICE DE CONTENIDOS .................................................................................... 1 INDICE DE FIGURAS ............................................................................................ 4 INDICE DE TABLAS .............................................................................................. 8 CAPITULO 1 ........................................................................................................ 10
1. INTRODUCCION .......................................................................................... 10
1.1 ANTECEDENTES .................................................................................. 10
1.2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO ........................................ 13
CAPITULO 2 ........................................................................................................ 15
2. MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 15
2.1 REDES DE DATOS ............................................................................... 15
2.1.1 Compartir información o datos ........................................................ 16
2.1.2 Compartir hardware y software ....................................................... 17
2.1.3 Centralizar la administración y el apoyo ......................................... 17
2.2 PRINCIPALES TIPOS DE REDES ........................................................ 17
2.2.1 Principales tipos de redes: LAN y WAN .......................................... 17
2.3 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS POSIBLES – ESCENARIOS
PROPUESTOS. ................................................................................................ 18
2.3.1 Tecnología Inalámbrica ................................................................... 19
2.3.2 Tecnología alámbrica ...................................................................... 35
2.3.3 Tecnología Satelital ........................................................................ 39
2.4 PÉRDIDAS Y GANANCIAS ................................................................... 45
2.4.1 Pérdidas .......................................................................................... 46
2.4.2 Ganancias ....................................................................................... 47
2.5 SEGURIDAD EN REDES ...................................................................... 48
2.6 HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN ........................................................ 53
2.6.1 Introducción a Radio Mobile ........................................................... 54
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2
2.6.2 Simulación en Radio Mobile ........................................................... 55
CAPITULO 3 ........................................................................................................ 69
3. OBSERVACIÓN DEL ESTADO ACTUAL DEL CANTÓN PASTAZA ............ 69
3.1 ESTUDIO DE CAMPO ........................................................................... 69
3.2 INFORMACIÓN SOCIO - ECONÓMICA ................................................ 74
3.3 UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y GEOREFERENCIADA DE LAS
UNIDADES EDUCATIVAS. .............................................................................. 79
CAPITULO 4 ........................................................................................................ 86
4. ESTUDIO Y DISEÑO DE LA RED ................................................................ 86
4.1 ESTUDIO DE TRÁFICO, DIMENSIONAMIENTO DE CADA UNA DE LAS
REDES, ANCHOS DE BANDA. ........................................................................ 86
4.2 DISEÑO DE LA RED ............................................................................. 91
4.2.1 Red LAN y WLAN ........................................................................... 92
4.2.2 Red WAN ........................................................................................ 97
4.3 ZONAS DE INFLUENCIA .................................................................... 102
4.4 PERFILES DE LOS ENLACES ............................................................ 103
4.4.1 Perfiles de los enlaces de la Red de Transporte ........................... 103
4.4.2 Perfiles de los enlaces de la Red de Acceso ................................ 106
4.5 SEGMENTO DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO A UTILIZAR ....... 142
4.6 INFRAESTRUCTURA EXISTENTE DE OPERADORES EN LA ZONA DE
INFLUENCIA .................................................................................................. 150
CAPITULO 5 ...................................................................................................... 151
5. ANALISIS REGULATORIO ......................................................................... 151
5.1 ASPECTOS LEGALES Y REGULATORIOS ....................................... 151
5.1.1 Marco Legal .................................................................................. 151
5.1.2 Plan Internet para todos ................................................................ 154
5.1.3 Reglamento del Fodetel ................................................................ 156
5.1.4 Reglamento de concesión y tarifas por el uso del espectro
radioeléctrico ............................................................................................... 156
CAPITULO 6 ...................................................................................................... 160
6. ESTUDIO ECONÓMICO ............................................................................. 160
6.1 ESTUDIO ECONÓMICO DE LOS ESCENARIOS PROPUESTOS ..... 160
6.1.1 Escenario Inalámbrico WAN ......................................................... 161
6.1.2 Escenario LAN y WLAN ................................................................ 163
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3
6.1.3 Costos de operación y mantenimiento .......................................... 164
6.1.4 Costo total ..................................................................................... 166
6.2 SOSTENIBILIDAD DEL PROYECTO .................................................. 167
6.3 FLUJO EFECTIVO ............................................................................... 167
CAPITULO 7 ...................................................................................................... 172
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 172
7.1 CONCLUSIONES ................................................................................ 172
7.2 RECOMENDACIONES ........................................................................ 173
ANEXOS ............................................................................................................ 175
ANEXO 1: Tabla de direcciones IP de la Red .................................................... 176
ANEXO 2: Esquema de direcciones IP de la Red .............................................. 178
ANEXO 3: Esquema de direcciones IP de la Red .............................................. 179
ANEXO 4: Características de Equipos ............................................................... 195
ANEXO 5: Respaldo Fotográfico ........................................................................ 197
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4
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 2. 1. RED DE DATOS ............................................................................ 16
FIGURA 2. 2. RADIO MOBILE – INGRESO A PROPIEDADES DEL MAPA ....... 55
FIGURA 2. 3. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DEL MAPA ............................ 56
FIGURA 2. 4. RADIO MOBILE – INGRESO A PROPIEDADES DE LA UNIDAD 56
FIGURA 2. 5. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LA UNIDAD ..................... 57
FIGURA 2. 6. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LA UNIDAD – INGRESO DE
COORDENADAS .......................................................................................... 58
FIGURA 2. 7. RADIO MOBILE – MAPA Y PUNTOS INGRESADOS. .................. 58
FIGURA 2. 8. RADIO MOBILE – INGRESO A PROPIEDADES DE LAS REDES.
...................................................................................................................... 59
FIGURA 2. 9. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LAS REDES –
PARÁMETROS. ............................................................................................ 59
FIGURA 2. 10. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LAS REDES –
TOPOLOGÍA. ................................................................................................ 60
FIGURA 2. 11. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LAS REDES –
MIEMBROS. .................................................................................................. 61
FIGURA 2. 12. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LAS REDES – MIEMBROS
– PATRÓN DE LA ANTENA. ........................................................................ 61
FIGURA 2. 13. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LAS REDES – SISTEMÁS.
...................................................................................................................... 62
FIGURA 2. 14. RADIO MOBILE – PROPIEDADES DE LAS REDES – ESTILO. . 63
FIGURA 2. 15. RADIO MOBILE – RED INALÁMBRICA. ..................................... 63
FIGURA 2. 16. RADIO MOBILE – BOTÓN “ENLACE DE RADIO”. ..................... 64
FIGURA 2. 17. RADIO MOBILE – ENLACE DE RADIO. ..................................... 65
FIGURA 2. 18. RADIO MOBILE – BOTONES: “COBERTURA DE RADIO
POLAR”, “COBERTURA DE RADIO CARTESIANAS”, “COBERTURA
VISUAL”. ....................................................................................................... 66
FIGURA 2. 19. RADIO MOBILE – MAPA DE COBERTURA DE RADIO POLAR 67
FIGURA 2. 20.RADIO MOBILE – MAPA DE COBERTURA DE RADIO
CARTESIANA ............................................................................................... 67
FIGURA 2. 21.RADIO MOBILE – MAPA DE COBERTURA VISUAL ................... 68
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5
FIGURA 3. 1. MAPA DE LA PROVINCIA DE PASTAZA 71
FIGURA 3. 2. MAPA DEL CANTÓN PASTAZA 72
FIGURA 3. 3. PORCENTAJE DE POBLACIÓN SEGÚN SEXO Y ÁREA. 73
FIGURA 3. 4. PIRÁMIDE POBLACIONAL SEGÚN SEXO Y EDADES. 74
FIGURA 3. 5. UBICACIÓN DE LAS UNIDADES EDUCATIVAS DEL “PUYO”. 81
FIGURA 3. 6. UBICACIÓN DE LAS UNIDADES EDUCATIVAS DE “TARQUI”. 82
FIGURA 3. 7. UBICACIÓN DE LAS UNIDADES EDUCATIVAS DE “EL
TRIUNFO”. 83
FIGURA 3. 8. UBICACIÓN DE LAS UNIDADES EDUCATIVAS DE “DIEZ DE
AGOSTO”. 84
FIGURA 4. 1. ESQUEMA DE UNA RED LAN 93
FIGURA 4. 2. ESQUEMA DE UNA RED LAN 95
FIGURA 4. 3. RED DE TRANSPORTE 99
FIGURA 4. 4. RED DE ACCESO 100
FIGURA 4. 5. RED DE ACCESO PARA “EL PUYO” Y “TARQUI” 101
FIGURA 4. 6. ENLACE PUNTO – MULTIPUNTO DESDE EL CERRO “EL
TRIUNFO” A LAS ENTIDADES BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA “EL
TRIUNFO” Y “DIEZ DE AGOSTO” 101
FIGURA 4. 7. COBERTURA VISUAL DEL CERRO “SANTA ROSA” 102
FIGURA 4. 8. COBERTURA VISUAL DEL CERRO “EL TRIUNFO” 103
FIGURA 4. 9. ENLACE DE RADIO MUNICIPIO – SANTA ROSA 104
FIGURA 4. 10. ENLACE DE RADIO EL TRIUNFO – SANTA ROSA. 105
FIGURA 4. 11. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – CARLOS LUÍS PLAZA
ARAY 107
FIGURA 4. 12. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – ESCUELA FISCAL DE
NIÑAS ANDOAS 108
FIGURA 4. 13. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – ESCUELA TENIENTE
HUGO ORTIZ 109
FIGURA 4. 14. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – FRANCISCO DE
ORELLANA 110
FIGURA 4. 15. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – GABRIELA MISTRAL 111
FIGURA 4. 16. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – JARDÍN CIUDAD DE PUYO
112
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6
FIGURA 4. 17. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – JARDÍN DE INFANTES
LIBERTAD 113
FIGURA 4. 18. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – JOSÉ JOAQUÍN DE
OLMEDO 114
FIGURA 4. 19. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – JUAN MONTALVO 115
FIGURA 4. 20. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – LAS PALMAS 116
FIGURA 4. 21. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – NAZARENO 117
FIGURA 4. 22. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – ÑUKANCHIK ALLPA 118
FIGURA 4. 23. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – PINTO GRANDE 119
FIGURA 4. 24. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – PLAZA ARAY 120
FIGURA 4. 25. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – PRIMERO DE MAYO 121
FIGURA 4. 26. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – SANTO DOMINGO DE
GUZMAN 122
FIGURA 4. 27. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – SEMILLITAS 123
FIGURA 4. 28. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – SIMÓN BOLÍVAR 124
FIGURA 4. 29. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – SINAÍ 125
FIGURA 4. 30. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – UNIDAD EDUCATIVA ING.
EDUARDO VÁSCONEZ 126
FIGURA 4. 31. ENLACE DE RADIO OCTAVIO ZURITA – JUAN PÍO MONTÚFAR
127
FIGURA 4. 32. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – UNIDAD EDUCATIVA 6 DE
DICIEMBRE 128
FIGURA 4. 33. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – AMÉRICA 129
FIGURA 4. 34. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – C.E.I SAN JACINTO 130
FIGURA 4. 35. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – ESCUELA AMAZANGA 131
FIGURA 4. 36. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – ESCUELA TARQUI 132
FIGURA 4. 37. ENLACE DE RADIO SANTA ROSA – JUAN PÍO MONTUFAR 133
FIGURA 4. 38. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – ESCUELA ÁNGEL
MANZANO 134
FIGURA 4. 39. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – 12 DE FEBRERO
135
FIGURA 4. 40. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – DOCTOR CAMILO
GALLEGOS 136
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7
FIGURA 4. 41. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – JOSÉ MARÍA
URBINA 137
FIGURA 4. 42. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – LUÍS A.
MARTÍNEZ 138
FIGURA 4. 43. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – MACHINAZA 139
FIGURA 4. 44. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – REPUBLICA DE
ARGENTINA 140
FIGURA 4. 45. ENLACE DE RADIO CERRO “EL TRIUNFO” – SAN RAMÓN 141
FIGURA 4. 46. COMPARACIÓN ENTRE ESPECTRO ENSANCHADO Y BANDA
ESTRECHA 146
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8
INDICE DE TABLAS
TABLA 2. 1. EVOLUCIÓN WIMAX ....................................................................... 30
TABLA 2. 2. FRECUENCIAS ASCENDENTES Y DESCENDENTES DE LAS
BANDAS C, KU Y KA. ................................................................................... 41
TABLA 3. 1. INFORMACIÓN DE LA PROVINCIA DE PASTAZA ........................ 70
TABLA 3. 2. DISTRIBUCIÓN DE LA POBLACIÓN DEL CANTÓN PASTAZA,
SEGÚN PARROQUIAS ................................................................................. 72
TABLA 3. 3. POSIBLES INSTITUCIONES BENEFICIARIAS. .............................. 75
TABLA 3. 4. ENTIDADES EDUCATIVAS BENEFICIARIAS DE LA CIUDAD DEL
PUYO ............................................................................................................ 80
TABLA 3. 5. ENTIDADES EDUCATIVAS BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA
“TARQUI” ...................................................................................................... 81
TABLA 3. 6. ENTIDADES EDUCATIVAS BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA
“EL TRIUNFO” .............................................................................................. 82
TABLA 3. 7. ENTIDADES EDUCATIVAS BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA
“DIEZ DE AGOSTO” ..................................................................................... 83
TABLA 3. 8. CERROS O ELEVACIONES IMPORTANTES EN LA PROVINCIA DE
PASTAZA ...................................................................................................... 85
TABLA 4. 1. NÚMERO DE ALUMNOS, ESTABLECIMIENTOS BENEFICIARIOS,
ANCHO DE BANDA REQUERIDO Y NÚMERO DE COMPUTADORAS
SEGÚN SUGERENCIAS DE FODETEL. ...................................................... 86
TABLA 4. 2. NÚMERO DE ALUMNOS, COMPUTADORAS Y ANCHO DE BANDA
DE LAS ENTIDADES BENEFICIARIAS DE LA CIUDAD DEL PUYO. .......... 87
TABLA 4. 3. NÚMERO DE ALUMNOS, COMPUTADORAS Y ANCHO DE BANDA
DE LAS ENTIDADES BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA “EL TRIUNFO”.
...................................................................................................................... 89
TABLA 4. 4. NÚMERO DE ALUMNOS, COMPUTADORAS Y ANCHO DE BANDA
DE LAS ENTIDADES BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA “EL TRIUNFO”.
...................................................................................................................... 89
TABLA 4. 5. NÚMERO DE ALUMNOS, COMPUTADORAS Y ANCHO DE BANDA
DE LAS ENTIDADES BENEFICIARIAS DE LA PARROQUIA “DIEZ DE
AGOSTO”. ..................................................................................................... 90
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9
TABLA 4. 6. UNIDADES EDUCATIVAS QUE HARÁN USO DE UNA RED LAN. 94
TABLA 4. 7. UNIDADES EDUCATIVAS QUE HARÁN USO DE UNA RED WLAN.
...................................................................................................................... 96
TABLA 4. 8. INFORMACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS CERROS “ABITAGUA” Y
“EL TRIUNFO” .............................................................................................. 97
TABLA 4. 9. USOS DE LAS FRECUENCIAS ULTRA ALTAS ............................ 142
TABLA 4. 10. USOS DE LAS FRECUENCIAS SÚPER ALTAS ......................... 144
TABLA 4. 11. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE EN LA PROVINCIA DE
PASTAZA .................................................................................................... 150 TABLA 5. 1 VALOR DE LA TARIFA A PARA RANGOS DE FRECUENCIAS .... 158
TABLA 5. 2 VALOR DE FD PARA SISTEMAS DE MODULACIÓN DIGITAL DE
BANDA ANCHA .......................................................................................... 159
TABLA 6. 1. COSTOS DE EQUIPOS PARA LA RED DE TRANSPORTE ......... 161
TABLA 6. 2. COSTOS DE EQUIPOS PARA LA RED DE ACCESO .................. 162
TABLA 6. 3. COSTOS DE INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO E
INFRAESTRUCTURA ................................................................................. 163
TABLA 6. 4. COSTOS DE EQUIPOS PARA LAN Y WLAN ............................... 164
TABLA 6. 5 COSTO TOTAL DEL PROYECTO .................................................. 166
TABLA 6. 6 EGRESOS (COSTOS DE OPERACIÓN T MANTENIMIENTO) ..... 168
TABLA 6. 7 INGRESO MENSUAL Y ANUAL ..................................................... 169
TABLA 6. 8 FLUJO EFECTIVO .......................................................................... 170
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10
CAPITULO 1
1. INTRODUCCION
1.1 ANTECEDENTES
La Constitución Política del Ecuador establece que es responsabilidad del
Estado la provisión de servicios públicos, como son las comunicaciones; los
mismos que, podrán ser prestados directamente o por delegación a empresas
mixtas o privadas, mediante concesión, asociación, capitalización, traspaso de la
propiedad accionaria, o cualquier otra forma contractual de acuerdo con la ley. El
Estado garantizará que los servicios públicos, prestados bajo su control y
regulación, respondan a principios de eficiencia, responsabilidad, universalidad,
accesibilidad, continuidad y calidad; y velando además para que sus precios o
tarifas sean equitativos.
Para cumplir con este mandato constitucional, la Ley para la Transformación
Económica del Ecuador, delegó al Consejo Nacional de Telecomunicaciones,
CONATEL, la creación del Fondo para el Desarrollo de las Telecomunicaciones
en las áreas rurales y urbano marginales, FODETEL.
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CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 11
El artículo 38 de la Ley Especial de Telecomunicaciones, reformada por el
artículo 58 de la Ley para la Transformación Económica del Ecuador, establece
que el CONATEL, expedirá el reglamento para otorgar concesiones, dicho
reglamento contiene disposiciones para la creación de FODETEL.
El artículo 47 del Reglamento para Otorgar Concesiones de los Servicios de
Telecomunicaciones publicado en el Registro Oficial No. 480 del 24 de diciembre
del 2001 dispone:
“Se constituye el Fondo para el Desarrollo de las Telecomunicaciones en
áreas rurales y urbano-marginales, FODETEL. El establecimiento, administración,
financiamiento, operación y supervisión del Fondo para el Desarrollo de las
Telecomunicaciones en las áreas rurales y urbano marginales, se realizará a
través del Reglamento del Fondo para el Desarrollo de las Telecomunicaciones
en áreas rurales y urbano marginales (FODETEL) aprobado por el CONATEL.”
Mediante Resolución No. 394-18 CONATEL-2000, se aprobó el Reglamento
del Fondo para el Desarrollo de las Telecomunicaciones en Áreas Rurales y
Urbano Marginales FODETEL, reformado mediante resolución 588-22-CONATEL-
2000.
Mediante Resolución No. 589-22-CONATEL-2000 se expide el Reglamento
de Ejecución de Proyectos y Contratación de Servicios del FODETEL, reformado
mediante resolución 075-03-CONATEL-2002.
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CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 12
Mediante Resolución 543-21-CONATEL-2003 del 28 de agosto de 2003, se
crea e incorpora al orgánico estructural y funcional de la Secretaría Nacional de
Telecomunicaciones, la Dirección de Gestión del FODETEL, para la
Administración del Fondo de Desarrollo de las Telecomunicaciones (FODETEL),
bajo la dependencia administrativa y funcional del Secretario Nacional de
Telecomunicaciones.1.
FODETEL (Fondo de desarrollo de las telecomunicaciones en áreas rurales
y urbano marginales), ha visto la necesidad de realizar proyectos orientados a la
educación para escuelas, colegios, y demás entidades educativas que están
alejadas del margen urbano, con el objetivo de incorporarlas a las Tecnologías de
Información y Comunicación TIC y mediante ellas cumplir con el propósito de
brindarles acceso a Internet.
Una de las zonas de difícil acceso a los medios tecnológicos es la provincia
de Pastaza, cuyos centros educativos en diferentes cantones carecen de una
buena educación basada en la tecnología, es por eso que FODETEL ha
considerado a esta provincia como una de las beneficiarias de este plan de
desarrollo.
La provincia de Pastaza esta ubicada en el centro del oriente ecuatoriano
limitando al norte con la provincia de Napo y Orellana, al sur con la provincia de
Morona Santiago, al este con la republica del Perú y al oeste con las provincias de
Morona Santiago y Tungurahua, es la provincia más grande del país. La población
total es de 62 110 habitantes y se divide políticamente en 4 cantones: Pastaza,
Mera, Santa Clara y Arajuno. La ciudad del Puyo es la capital provincial y posee 4
parroquias urbanas y 19 rurales2.
1 www.conatel.gov.ec/site_conatel enlace Fodetel - Antecedentes 2 www.puyo.gov.ec enlace – El Cantón
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CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 13
El Gobierno actual esta realizando esfuerzos para satisfacer las necesidades
de las personas contribuyendo con proyectos en las áreas como educación,
salud, telecomunicaciones, y otros campos de desarrollo.
Un aspecto importante que se esta tomando en cuenta en la realización de
estos proyectos es el de procurar que las mayor parte de unidades educativas
tengan acceso a Internet y a las demás tecnologías de Información y
Comunicación TIC con el objetivo de aportar mayor información educacional a
estos centros y de esta manera mejorar el nivel académico de profesores y
alumnos.
Ecuador es un país en crecimiento y la telecomunicaciones son una
herramienta fundamental para el desarrollo económico y social de los países por
el hecho de contribuir con el desenvolvimiento de la administración, de la
educación, de la salud, la industria, la producción, el comercio, entre otros, es por
eso que el gobierno esta preocupado por mejorar el nivel de vida de la población y
ha visto como derecho de toda persona el acceso a las nuevas tecnologías de la
comunicación TIC, con uno de sus servicios más destacados como es el Internet.
1.2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO
Este proyecto trata sobre el diseño de una red de acceso y transporte para
brindar Internet a centros educativos en el sector rural, urbano y urbano marginal
del cantón Pastaza de la provincia del mismo nombre. El diseño tendrá un amplio
estudio de las alternativas tecnológicas existentes en el mercado con la finalidad
de poder escoger la mejor, tomando en cuenta costos, factibilidad económica
(variables económicas TIR y VAN), planes de sostenibilidad de la red.
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CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 14
En general, los centros educativos del cantón Pastaza, tienen un limitado
acceso por no decirlo nulo, a los servicios de telecomunicaciones inclusive tan
básicos como una línea telefónica. El hecho de brindar Internet a los centros
educativos de este cantón, constituye una herramienta de desarrollo social,
económico y educativo muy importante porque eleva la calidad de educación de
los alumnos, formando en ellos personas más capaces y con una amplia visión
del mundo actual que tendrán la oportunidad de conocerlo a través del Internet y
relacionarse con la tecnología. De la misma manera, su establecimiento educativo
podrá relacionarse con otros establecimientos a nivel nacional e internacional a
través de esta red y tendrán la oportunidad de intercambiar información, logrando
que estos tengan un mejor desempeño tanto académico como social.
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15
CAPITULO 2
2. MARCO TEÓRICO
En este capítulo se da una descripción sobre redes de datos, tipos,
tecnologías, herramientas de simulación entre otros tópicos que hacen posible
entender de mejor manera como funciona una red de datos.
2.1 REDES DE DATOS
Una red es un sistema en el que se conectan entre si varios equipos
independientes para compartir datos y periféricos tales como discos duros e
impresoras. En su nivel más elemental, una red consiste en dos equipos
conectados entre si con un cable que le permite compartir datos. Todas las redes,
independientemente de su nivel de sofisticación, surgen de este nivel tan simple.
Nacen como respuesta a la necesidad de compartir datos de forma rápida. Los
equipos personales son herramientas potentes que pueden procesar y manipular
rápidamente grandes cantidades de datos, pero no permiten que los usuarios
compartan los datos de forma eficiente. Si un equipo personal estuviera
conectado a otros equipos personales, es posible compartir datos y enviar
documentos y/o archivos a otras impresoras. Esta interconexión de equipos y
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 16
otros dispositivos se llama red. El concepto de conectar equipos que comparten
recursos es un sistema de red3.
Figura 2. 1. Red de datos
Las redes aumentan la eficiencia y reducen los costos. Las tres razones
principales son:
⎯ Compartir información o datos
⎯ Compartir hardware o software
⎯ Centralizar la administración y el apoyo
2.1.1 Compartir información o datos
Al hacer que la información esté disponible para compartir, las redes pueden
reducir la necesidad de comunicación por escrito, aumenta la eficiencia y hace
que cualquier tipo de dato este disponible simultáneamente para cualquier usuario
que lo necesite.
3 WIKIPEDIA. [EN LINEA], Redes de datos. http://es.wikipedia.org/wiki/red_dat
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 17
2.1.2 Compartir hardware y software
Antes de la aparición de las redes, los usuarios necesitaban sus propias
impresoras, el único modo en que los usuarios podían compartir una impresora
era hacer turnos para sentarse en el equipo conectado a la impresora. Las redes
pueden usarse para compartir y estandarizar aplicaciones, para asegurarse que
todas las personas de la red utilizan las mismas aplicaciones y sus versiones.
2.1.3 Centralizar la administración y el apoyo
Para el personal técnico, es mucho más eficiente dar apoyo a una versión de
un sistema operativo o aplicación y configurar todos los equipos del mismo modo
que dar apoyo y configurar de manera individual y diferente.
2.2 PRINCIPALES TIPOS DE REDES
Las redes se clasifican en dos grupos, dependiendo de su tamaño y función.
Una red de área local LAN es el bloque básico de cualquier red.
Una LAN puede ser muy simple (dos equipos conectados con un cable) o
compleja (cientos de equipos conectados dentro de una gran empresa).
2.2.1 Principales tipos de redes: LAN y WAN
La característica que distingue a una LAN es que está confinada a un área
geográfica limitada. Una red de área extensa WAN no tiene limitaciones
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 18
geográficas. WAN puede conectar equipos y otros dispositivos situados en
extremos opuestos del planeta. Una WAN consta de varias LAN interconectadas.
Podemos ver Internet como la WAN suprema.
Cuando una LAN crece y expande la cantidad de computadoras y usuarios
en diversas ubicaciones o localidades, se convierte en una red de área amplia.
Por lo tanto, la única cosa que hace diferente a una LAN de una WAN es su
cobertura geográfica. Las WAN ofrecen algunas ventajas a las organizaciones
que necesitan redes de largo alcance:
⎯ Toda la compañía puede ser respaldada desde un sistema de respaldo
centralizado.
⎯ Las personas que utilizan los mismos datos pueden ser ubicadas en
diferentes departamentos del país o diferentes países en el mundo.
⎯ La comunicación entre oficinas regionales puede mejorarse haciendo uso
del correo electrónico y compartiendo archivos.
2.3 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS POSIBLES – ESCENARIOS PROPUESTOS.
Desde los albores de la humanidad, un tema fundamental con respecto
al desarrollo y progreso, ha sido la necesidad de comunicación entre unos y otros,
presente a lo largo de la historia.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 19
En los últimos años los nuevos logros de la tecnología han sido la aparición
de computadores, líneas telefónicas, celulares, redes alámbricas e inalámbricas,
así como las satelitales.
El principio principal de la comunicación se establece mediante el habla en la
relación entre emisor, mensaje y receptor. Pero la tecnología de hoy en día no
solo debe hacer referencia a la transmisión de voz, sino debe intentar abarcar una
mayor gamma de aplicaciones, llámese la transmisión de datos. Dada esta
necesidad es que surgen las redes de computadores como la intranet,
la extranet y la Internet.
Los datos pueden ser enviados por tres medios de transmisión que son:
medio guiado (alambres), medio inalámbrico (aire) y satélite, estos medios se
pueden usar tanto en redes de acceso como en redes de transporte. Se considera
un escenario diferente a cada una de estas tecnologías: guiada, inalámbrica y
satelital, las cuales van a ser estudiadas con el fin de presentar sus ventajas y
desventajas y compararlas entre si con el propósito de escoger la mejor y más
apropiada tecnología para la red que se desea diseñar. Es posible combinar estas
tres tecnologías para solucionar de mejor manera los requerimientos de la red si
esta así lo necesita.
Cada una de las tecnologías se describe a continuación:
2.3.1 Tecnología Inalámbrica
La comunicación inalámbrica (inglés wireless, sin cables) es el tipo de
comunicación en la que no se utiliza un medio de propagación físico alguno esto
quiere decir que se utiliza la modulación de ondas electromagnéticas, las cuales
se propagan por el espacio sin un medio físico que comunique cada uno de los
extremos de la transmisión. En ese sentido, los dispositivos físicos sólo están
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 20
presentes en los emisores y receptores de la señal, como por
ejemplo: Antenas, Laptops, PDAs, Teléfonos Celulares, etc.
Las tecnologías inalámbricas dependen de ondas radio, microondas, y
pulsos de luz infrarroja para transportar las comunicaciones digitales sin cables
entre los dispositivos de comunicación.
Incluiremos tres categorías de tecnologías inalámbricas principales:
⎯ Redes de área extensa: Se utilizan para el servicio de tecnología móvil.
⎯ Redes de área local: Se utilizan para conectar varios computadores entre si
en un ambiente de oficina.
⎯ Redes de área personal: Se utilizan para conectar entre sí dos o más
dispositivos portátiles.
Redes de área extensa (WAN)
La revolución más grande de la comunicación si cables se inició con los
teléfonos móviles, los cuales han sido el producto electrónico con mayor éxito de
todos lo tiempos.
Inicialmente solo ofrecían comunicación por voz, ahora con baterías de
mayor duración interfaces inteligentes, reconocimiento de voz y mayor velocidad,
su uso futuro estará relacionado más con sus nuevos servicios inalámbricos y
cada vez menos con los fines que llevaron a su invención.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 21
Los usuarios que ocupan un área geográfica deben disputarse un número
limitado de canales y existen varios métodos de dividir el espectro para
proporcionar acceso de forma organizada:
⎯ El FDMA (Frequency Division Multiple Access)
⎯ El TDMA (Time Division Multiple Access)
⎯ El GSM (Global System for Mobile Communications)
⎯ El CDMA (Code Division Multiple Access)
Existen dos tipos principales de señales la analógica y la digital, la analógica
puede tomar cualquier valor en un rango determinado, la señal digital solo puede
tomar ciertos valores de un conjunto llamados símbolos que pueden representar
números o caracteres.
La tendencia es utilizar la señal digital, pues es más inmune al ruido y su
manipulación o procesamiento es más sencillo que el de una señal analógica.4
Redes de área local (LAN)
Una red de área local es un grupo de computadores y otros equipos
relacionados que comparten una línea de comunicación y un servidor común
dentro de un área geográfica determinada como un edificio de oficinas.
4 Cordoba Wireless www.cordobawireless.net
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 22
Es normal que el servidor contenga las aplicaciones y controladores que
cualquiera que se conecte a la LAN pueda utilizar.
Las WLANS ofrecen acceso sin cables a todos los recursos y servicios
de una red corporativa (LAN) en un edificio o todo un campus.
Proporciona más libertad en el ambiente de trabajo. A través de una red sin
cables los trabajadores pueden acceder a la información desde cualquier lugar de
la compañía, no están limitados a puntos de acceso a través de cables fijos para
acceder a la red. Lo cual les ofrece númerosas ventajas:
⎯ Acceso fácil y en tiempo real para realizar auditorías y consultas desde
cualquier lugar.
⎯ Acceso mejorado a la base de datos para supervisores itinerantes, como
auditores de almacén, arquitectos o directores de cadenas de producción.
⎯ Configuración de red simplificada con mínima implicación MIS para
instalaciones en crecimiento o emplazamientos de acceso público, como
aeropuertos, centros de convenciones y hoteles.
⎯ Acceso más rápido a la información del cliente para vendedores, minoristas
y servicios de mantenimiento.
⎯ Acceso independiente de la localización para administradores de redes,
para facilitar la resolución de problemas locales y facilitar el soporte.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 23
Redes de área personal (PAN)
Existe dentro de un área relativamente pequeña, que conecta dispositivos
electrónicos con ordenadores, impresoras, escáner, aparatos de fax, PDAs y
ordenadores notebook, sin la necesidad de cables ni conectores para que sea
efectivo el flujo de información
Anteriormente para conectar estos dispositivos era necesario el uso de gran
número de cables conectores y adaptadores, la existencia de diferente opciones
de puerto incompatibles (USB, serie, paralelo) tenía limitaciones y problemas de
fiabilidad además de ser incomoda.
El estándar de comunicaciones sin cables WPAN se centra en temas como
el bajo consumo (para alargar la vida de los dispositivos portátiles), tamaño
pequeño (para que sean más fáciles de llevar) y costos bajos (para que
los productos puedan llegar a ser de uso masivo).
Una aplicación de las WPANs está en la oficina donde los dispositivos
electrónicos de su espacio de trabajo estarán unidos por una red sin cables.
Actualmente solo son limitadas por la distancia geográfica, el futuro ofrece
atractivas posibilidades para las WPANs, con aplicaciones al rededor de la oficina
y dentro de ella, el automóvil, la casa o el transporte público.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 24
• Escenarios Inalámbricos
Wi-Fi
Wi-Fi es un sistema de envío de datos sobre redes computacionales que
utiliza ondas de radio en lugar de cables.
Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless
Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta, prueba y
certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11.
Nokia y Symbol Technologies crearon en 1999 una asociación conocida
como WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance, Alianza de Compatibilidad
Ethernet Inalámbrica). Esta asociación pasó a denominarse Wi-Fi Alliance en
2003.
De esta forma en abril de 2000 WECA certifica la interoperabilidad de
equipos según la norma IEEE 802.11b bajo la marca Wi-Fi. Esto quiere decir que
el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan el sello Wi-Fi
pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada
uno de ellos.
La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir el equivalente a las capas
físicas y MAC de la norma 802.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que
se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet es en cómo se transmiten
las tramas o paquetes de datos; el resto es idéntico. Por tanto, una red
local inalámbrica 802.11 es completamente compatible con todos los servicios de
las redes locales (LAN) de cable 802.3 (Ethernet).
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 25
Existen diversos tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un
estándar IEEE 802.11 aprobado. Son los siguientes:
⎯ Los estándares IEEE 802.11b e IEEE 802.11g disfrutan de una aceptación
internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está disponible casi
universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbps y 54 Mbps,
respectivamente.
⎯ En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocido
como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una
operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido
recientemente habilitada y, además no existen otras tecnologías
(Bluetooth, microondas, ZigBee, WUSB) que la estén utilizando, por lo
tanto existen muy pocas interferencias. Su alcance es algo menor que el de
los estándares que trabajan a 2.4 GHz (aproximadamente un 10%), debido
a que la frecuencia es mayor (a mayor frecuencia, menor alcance).
⎯ Un primer borrador del estándar IEEE 802.11n que trabaja a 2.4 GHz a una
velocidad de 108 Mbps. Sin embargo, el estándar 802.11g es capaz de
alcanzar ya transferencias a 108 Mbps, gracias a diversas técnicas de
aceleramiento. Actualmente existen ciertos dispositivos que permiten
utilizar esta tecnología, denominados Pre-N, sin embargo, no se sabe si
serán compatibles ya que el estándar no está completamente revisado y
aprobado.
⎯ Existen otras tecnologías inalámbricas como Bluetooth que también
funcionan a una frecuencia de 2.4GHz, por lo que puede presentar
interferencias con Wi-Fi. Debido a esto, en la versión 1.2 del estándar
Bluetooth por ejemplo se actualizó su especificación para que no existieran
interferencias con la utilización simultánea de ambas tecnologías, además
se necesita tener 40.000 k de velocidad.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 26
En cuanto a seguridad que es uno de los problemas más graves a los
cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi. Un muy elevado porcentaje
de redes son instaladas sin tener en consideración la seguridad convirtiendo así
sus redes en redes abiertas (o muy vulnerables a los crackers), sin proteger la
información que por ellas circulan.
Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las
más comunes son:
⎯ Utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares Wi-Fi
como el WEP y el WPA, que se encargan de codificar la
información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados
por los propios dispositivos inalámbricos.
⎯ WEP, cifra los datos en su red de forma que sólo el destinatario deseado
pueda acceder a ellos. Los cifrados de 64 y 128 bits son dos niveles de
seguridad WEP que codifica los datos mediante una “clave” de cifrado
antes de enviarlo al aire.
⎯ WPA: presenta mejoras como generación dinámica de la clave de acceso.
Las claves se insertan como de dígitos alfanuméricos, sin restricción de
longitud.
⎯ IPSEC (túneles IP) en el caso de las VPN y el conjunto de estándares IEEE
802.1X, que permite la autenticación y autorización de usuarios.
⎯ Filtrado de MAC, de manera que sólo se permite acceso a la red a aquellos
dispositivos autorizados.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 27
⎯ Ocultación del punto de acceso: se puede ocultar el punto de acceso
(Router) de manera que sea invisible a otros usuarios.
⎯ El protocolo de seguridad llamado WPA2 (estándar 802.11i), que es una
mejora relativa a WPA. En principio es el protocolo de seguridad más
seguro para Wi-Fi en este momento. Sin embargo requieren hardware y
software compatibles, ya que los antiguos no lo son.
Sin embargo, no existe ninguna alternativa totalmente fiable, ya que todas
ellas son susceptibles de ser vulneradas
Las redes Wi-Fi poseen una serie de ventajas, entre las cuales podemos
destacar:
⎯ Al ser redes inalámbricas, la comodidad que ofrecen es muy superior a las
redes cableadas porque cualquiera que tenga acceso a la red puede
conectarse desde distintos puntos dentro de un rango suficientemente
amplio de espacio.
⎯ Una vez configuradas, las redes Wi-Fi permiten el acceso de múltiples
ordenadores sin ningún problema ni gasto en infraestructura, no así en la
tecnología por cable.
⎯ La Wi-Fi Alliance asegura que la compatibilidad entre dispositivos con la
marca Wi-Fi es total, con lo que en cualquier parte del mundo podremos
utilizar la tecnología Wi-Fi con una compatibilidad total. Esto no ocurre, por
ejemplo, en móviles.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 28
Pero como red inalámbrica, la tecnología Wi-Fi presenta los problemas
intrínsecos de cualquier tecnología inalámbrica. Algunos de ellos son:
⎯ Una de las desventajas que tiene el sistema Wi-Fi es la pérdida de
velocidad en comparación a una conexión con cables, debido a las
interferencias y pérdidas de señal que el ambiente puede acarrear.
⎯ La desventaja fundamental de estas redes existe en el campo de la
seguridad. Existen algunos programas capaces de capturar paquetes,
trabajando con su tarjeta Wi-Fi en modo promiscuo, de forma que puedan
calcular la contraseña de la red y de esta forma acceder a ella.
Las claves de tipo WEP son relativamente fáciles de conseguir con este
sistema. La alianza Wi-Fi arregló estos problemas sacando el
estándar WPA y posteriormente WPA2, basados en el grupo de trabajo
802.11i. Las redes protegidas con WPA2 se consideran robustas dado que
proporcionan muy buena seguridad. De todos modos muchas compañías
no permiten a sus empleados tener una red inalámbrica ya que sigue
siendo difícil para lo que representa la seguridad de una empresa estar
"seguro". Uno de los puntos débiles (sino el gran punto débil) es el hecho
de no poder controlar el área que la señal de la red cubre, por esto es
posible que la señal exceda el perímetro del edificio y alguien desde afuera
pueda visualizar la red y esto es sin lugar a dudas una mano para el
posible atacante.
⎯ Hay que señalar que esta tecnología no es compatible con otros tipos de
conexiones sin cables como Bluetooth, GPRS, UMTS, etc.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 29
WiMax
Las siglas de WiMax significan Worldwide Interoperability for Microwave
Access que traducidas al español es Interoperabilidad Mundial para Acceso por
Microondas. Es una norma de transmisión por ondas de radio de última
generación orientada al denominado bucle local inalámbrico que permite la
recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio trabajando
en el protocolo 802.16 MAN - Metropolitan Area NetWork que no es más que una
Red de Área Metropolitana, proporcionando acceso compartido con varios
repetidores de señal superpuestos, ofreciendo total cobertura en áreas de hasta
48 Km. de radio y a velocidades de hasta 70 Mbps, utilizando tecnología que no
requiere línea de vista directa con las estaciones base.
WiMax es un concepto parecido a Wi-Fi pero con mayor cobertura y ancho
de banda
Entre las características más importantes de este escenario inalámbrico
tenemos las siguientes:
⎯ Una característica importante del estándar es que define una capa MAC
que soporta múltiples especificaciones físicas (PHY)
⎯ Mayor productividad a rangos más distantes (hasta 50 Km.) alcanzando
velocidades a esta distancia de 70 Mbps
⎯ Mejor tasa de bits/segundo/HZ en distancias largas
⎯ Sistema escalable
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 30
⎯ Fácil adición de canales: maximiza las capacidades de las células.
⎯ Anchos de banda flexibles que permiten usar espectros licenciados y
exentos de licencia
⎯ Cobertura
⎯ Soporte de mallas basadas en estándares y antenas inteligentes.
⎯ Servicios de nivel diferenciados: E1/T1 para negocios, mejor esfuerzo para
uso doméstico
⎯ Coste y riesgo de investigación
Los equipos WiMAX-CertifiedFF (certificación de compatibilidad) permiten a
los operadores comprar dispositivos de más de un vendedor. La tabla 2.1 muestra
la evolución WiMax
Tabla 2. 1. Evolución WiMAX
Estándar Descripción
802.16
Utiliza espectro licenciado en el rango de 10 a 66 GHz, necesita línea
de visión directa, con una capacidad de hasta 134 Mbps en celdas de 2
a 5 millas. Soporta calidad de servicio. Publicado en 2002.
802.16a
Ampliación del estándar 802.16 hacia bandas de 2 a 11 GHz, con
sistemas NLOS y LOS, y protocolo PTP y PTMP. Publicado en Abril de
2003
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 31
802.16c Ampliación del estándar 802.16 para definir las características y
especificaciones en la banda d 10-66 GHz. Publicado en Enero de 2003
802.16d
Revisión del 802.16 y 802.16a para añadir los perfiles aprobados por el
WiMAX Forum. Aprobado como 802.16-2004 en Junio de 2004 (La
última versión del estándar)
802.16e
Extensión del 802.16 que incluye la conexión de banda ancha nómada
para elementos portables del estilo de notebook. Publicado en
diciembre de 2005
Una red combinada de Wi-Fi e implementación WiMAX, ofrece una solución
más eficiente en base a costos que una implementación exclusiva de antena
direccional de Wi-Fi o una malla de Wi-Fi que se conecta con una red de
transporte protegida con cable para abonados que quieren extender la red de
área local o cubrir hasta el último kilómetro.
Las redes Wi-Fi conducen la demanda para WiMAX aumentando la
proliferación de acceso inalámbrico, aumentando la necesidad para soluciones del
backhaul eficiente con base a costes y más rápida en la última milla. WiMAX
puede estar acostumbrado a agregar redes de Wi-Fi (como malla se conectan
topologías y hotspots) y usuarios de Wi-Fi para el backend, mientras WiMAX le
ofrece un backhaul de gran distancia y solución de última milla.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 32
VHF
VHF (Very High Frequency) es la banda del espectro electromagnético que
ocupa el rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.
Algunos de los sistemas que trabajan con VHF son la Televisión, la
radiodifusión en FM, Banda Aérea, satélites, comunicaciones entre buques y
control de trafico marítimo.
A partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, según los
países, a la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13.
También hay canales de televisión en UHF.
Entre los 88 y los 108 MHz encontramos frecuencias asignadas a las radios
comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Entre los 108 y 136.975 Mhz se
encuentra la banda aérea usada en aviación. En 137 MHz encontramos señales
de satélites meteorológicos. Entre 144 y 146 MHz, incluso 148 MHz, encontramos
las frecuencias de la banda de 2m de radioaficionados. Por encima de esa
frecuencia encontramos otros servicios como bomberos, ambulancias y radio-
taxis etc.
HF
HF, del inglés High Frequency, son las siglas utilizadas para referirse a la
banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 3 MHz
a 30 MHz.
En esta banda, también conocida como Onda Corta, se produce la
propagación por onda ionosférica con variaciones según la estación del año y la
hora del día.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 33
Se distinguen: entre 14 y 30 MHz las bandas altas o bandas diurnas, y entre
3 y 14 MHz las bandas bajas o nocturnas. La banda de 14 MHz presenta
características comunes a ambas.
Las bandas nocturnas son bandas cuya propagación es mejor durante la
noche.
Las bandas diurnas son bandas que, debido a la física de la ionosfera,
tienen una mejor propagación de día que de noche. Además, las bandas altas
presentan otros modos de propagación, comunes con los de la VHF, como
las Esporádicas-E.
La estación del año influye no sólo en la duración respectiva del día y de la
noche. También influye en la llamada propagación en zona gris, que permite
aprovechar una buena propagación durante algunos minutos entre zonas que
comparten la misma hora solar de amanecer o puesta del sol.
Los radioaficionados cuentan con varias bandas en HF: las de 3, 7, 10, 14,
18, 21, 24 y 28 MHz, que corresponden a las bandas de 80, 40, 30, 20, 17, 15, 12
y 10 metros respectivamente.
LMDS
El Sistema de Distribución Local Multipunto o LMDS (del inglés Local
Multipoint Distribution Service) es una tecnología de conexión vía
radio inalámbrica que permite, gracias a su ancho de banda, el despliegue de
servicios fijos de voz, acceso a Internet, comunicaciones de datos en redes
privadas, y video bajo demanda.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 34
Del nombre de la tecnología se dice que es "Multipunto", que quiere decir
que se hace una transmisión vía radio hacia múltiples instalaciones de abonado
desde un sólo punto, la estación base, mientras que desde los abonados a la
base se hace de manera punto a punto. Una base puede tener varios sectores, y
cada sector, un área de cobertura del sistema multipunto.
Está concebida de una manera celular, esto es, existen una serie de antenas
fijas (no móviles) en cada estación base, que son los sectores que prestan
servicio a determinados núcleos poblacionales (usuarios agrupados
geográficamente dentro de una determinada zona de cobertura), lo cual resulta
muy apetecible para las operadoras, puesto que se evitan los costosos cableados
de fibra óptica o de pares de cobre necesarios para dar cobertura a zonas
residenciales/empresariales. Así por ello, es muy fácil y rápido desplegar esta
tecnología por la zona, ya que sólo requiere de una o varias estaciones base, de
antenas colocadas estratégicamente en los emplazamientos de las estaciones
base, y de circuitos troncales punto a punto para interconectar las bases entre sí,
asegurando la escalabilidad de la red montada según demanda geográfica o de
mercado.
LMDS usa señales en la banda de las microondas, en concreto la banda Ka
(en torno a los 28 GHz, dependiente de las licencias de uso de espectro
radioeléctrico del país), por lo que las distancias de transmisión son cortas (a esto
se debe la palabra "Local" en el nombre de la tecnología), a tan altas frecuencias
la reflexión de las señales es considerable. Pero también en muchos países
europeos, se trabaja en 3,4 - 3,5GHz.
Como se comentó antes, la reflexión en las señales de alta frecuencia es
enorme, ya que son incapaces de atravesar obstáculos, cosa que sí es posible
con las señales de baja frecuencia; debido a esto, desde la estación base hasta la
antena de abonado ha de estar totalmente libre de obstáculos o no habrá servicio.
Puesto que es lógico pensar, la orografía/geografía de la zona en la que hay que
desplegar la tecnología LMDS desempeña un papel muy importante a tener en
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 35
cuenta. En general, pueden formarse unas zonas de sombra (zonas "imposibles"
de ofrecer servicio), pero éstas se pueden paliar con la colocación estratégica de
las estaciones base/antenas para que una misma zona tenga acceso a varias
células y también mediante el uso de amplificadores y reflectores.
Generalmente se usa modulación QAM o QPSK con metodologías de
acceso FDD, FDMA, TDD, TDMA Y FH haciendo posible que sea compatible con
protocolos de transporte como celdas ATM, PPP y Ethernet por el aire.
2.3.2 Tecnología alámbrica
Una tecnología alámbrica usa como medio de transmisión principal cable o
fibra óptica. En cuestión de ancho de Banda, los medios alámbricos o guiados
tienen mayor ancho de Banda que los sistemas inalámbricos.
• Escenarios Alámbricos
xDSL
xDSL es una línea digital de abonado cuyas siglas en ingles son digital
subscriber line. En xDSL, la x puede ser remplazada por A de asimétrico o V de
muy alta velocidad. Su medio de transmisión es el par de cobre de la red
telefónica de la oficina o del hogar para suministrar acceso de alta velocidad y
puede suministrar velocidades de hasta 52Mbit por segundo. El tráfico de datos
se transmite fundamentalmente sobre el mismo par de cobre que la voz, pero en
una banda de frecuencia diferente. El canal de datos puede ser conectado
directamente a una red de datos o a Internet. En su versión más común y
económica (ADSL-lite) puede soportar velocidades de bajada de información de
hasta 384Mbps y velocidades de subida de hasta 1,5Mbps.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 36
Cable MODEM
Un cable módem es un tipo especial de módem diseñado para modular la
señal de datos sobre una infraestructura de televisión por cable. El
término Internet por cable (o simplemente cable) se refiere a la distribución de un
servicio de conectividad a Internet sobre esta infraestructura de
telecomunicaciones.
Los cable modems no deben confundirse con antiguos sistemas LAN como
10base2 o 10base5 que utilizaban cables coaxiales -- y especialmente con
10broad36, el cual realmente utiliza el mismo tipo de cable que los
sistemas CATV.
Los cable-modems se utilizan principalmente para distribuir el acceso
a Internet de banda ancha, aprovechando el ancho de banda que no se utiliza en
la red de TV por cable.
Los abonados de un mismo vecindario comparten el ancho de banda
proporcionado por una única línea de cable coaxial. Por lo tanto, la velocidad de
conexión puede variar dependiendo de cuanta gente este usando el servicio al
mismo tiempo.
A menudo, la idea de una línea compartida se considera como un punto
débil de la conexión a Internet por cable. Desde un punto de vista técnico, todas
las redes, incluyendo los servicios DSL, comparten una cantidad fija de ancho de
banda entre multitud de usuarios -- pero ya que las redes de cable tienden a
abarcar áreas más grandes que los servicios DSL, se debe tener más cuidado
para asegurar un buen rendimiento en la red.
Una debilidad más significativa de las redes de cable al usar una línea
compartida es el riesgo de la pérdida de privacidad, especialmente considerando
la disponibilidad de herramientas de hacking para cable modems.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 37
De este problema se encarga el cifrado de datos y otras características de
privacidad especificadas en el estándar DOCSIS ("Data Over Cable Service
Interface Specification"), utilizado por la mayoría de cable modems.
PON
Una red óptica pasiva (del inglés Passive Optical Network, conocida
como PON) permite eliminar todos los componentes activos existentes entre el
servidor y el cliente introduciendo en su lugar componentes ópticos pasivos
(divisores ópticos pasivos) para guiar el tráfico por la red, cuyo elemento principal
es el dispositivo divisor óptico (conocido como splitter). La utilización de estos
sistemas pasivos reduce considerablemente los costes y son utilizados en las
redes FTTH.
En la actualidad seguimos trabajando con tecnologías que explotan el bucle
de abonado de cobre (como por ejemplo el ADSL); pero, aún así, es necesario
cubrir la continua demanda de los usuarios de un ancho de banda más grande.
Es en este punto donde se halla el inconveniente de las tecnologías basadas
en cobre: sólo pueden ofrecer a lo sumo un ancho de banda en canal
descendente de 8 Mbps y en ascendente hasta los 4 Mbps. Además, a esto es
necesario sumarle el hecho que estos valores disminuyen rápidamente a medida
que la distancia entre el usuario y la central aumenta.
Las redes de fibra óptica surgen como la gran solución al problema debido a
dos aspectos en concreto:
⎯ Un ancho de banda mucho más grande.
⎯ El descenso continuo de los precios de los láseres.
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 38
Una red óptica pasiva está formada básicamente por:
⎯ Un modulo OLT (Optical Line Terminal - Unidad Óptica Terminal de Línea)
que se encuentra en el nodo central.
⎯ Un divisor óptico (splitter)
⎯ Varias ONUs (Optical Network Unit - Unidad Óptica de Usuario) que están
ubicadas en el domicilio del usuario.
⎯ La transmisión se realiza entonces entre la OLT y la ONU que se
comunican a través del divisor, cuya función depende de si el canal es
ascendente o descendente.
⎯ En definitiva, PON trabaja en modo de radiodifusión utilizando splitters
(divisores) ópticos o buses.
En canal descendente, una red PON es una red punto-multipunto donde la
OLT envía una serie de contenidos que recibe el divisor y que se encarga de
repartir a todas las unidades ONU, cuyo objetivo es el de filtrar y sólo enviar al
usuario aquellos contenidos que vayan dirigidos a él. En este procedimiento se
utiliza la multiplexación en el tiempo (TDM) para enviar la información en
diferentes instantes de tiempo.
En canal ascendente una PON es una red punto a punto donde las
diferentes ONUs transmiten contenidos a la OLT. Por este motivo también es
necesario el uso de TDMA para que cada ONU envíe la información en diferentes
instantes de tiempo, controlados por la unidad OLT. Al mismo tiempo, todos los
usuarios se sincronizan a través de un proceso conocido como "Ranging".
Entre las ventajas de estas redes ópticas PON tenemos:
-
CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 39
⎯ Aumento de la cobertura hasta los 20 Km. (desde la central). Con
tecnologías DSL como máximo se cubre hasta los 5,5 Km.
⎯ Ofrecen mayor ancho de banda para el usuario
⎯ Mejora en la calidad del servicio y simplificación de la red debido a la
inmunidad que presentan a los ruidos electromagnéticos.
⎯ Minimización del despliegue de fibra óptica gracias a su topología
⎯ Reducción del consumo gracias a la simplificación del equipamiento
2.3.3 Tecnología Satelital
Los satélites artificiales de comunicaciones son un medio muy apto para
emitir señales de radio en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden
utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo. Dado que no hay
problema de visión directa se suelen utilizar frecuencias elevadas en el rango de
los GHz que son más inmunes a las interferencias; además, la elevada
direccionalidad de las ondas a estas frecuencias permite "alumbrar" zonas
concretas de la Tierra. El primer satélite de comunicaciones, el Telstar 1, se puso
en órbita en 1962. La primera transmisión de televisión vía satélite se llevó a cabo
en 1964.
Los satélites son básicamente repetidores que retransmiten la señal de una
estación base hacia los usuarios existen diferentes tipos:
⎯ LEO (Low Earth Orbit), que significa órbitas bajas, se encuentran orbitando una distancia de 160-2000 km. y su velocidad les permite dar una vuelta al
mundo en 90 minutos. Principalmente se usan para proporcionar datos
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 40
geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la
telefonía satélite.
⎯ MEO (Medium Earth Orbit) órbitas medias, se encuentran en órbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 Km. Se usa para comunicaciones
de telefonía y televisión.
⎯ GEO orbitas geoestacionarias. Se encuentra aproximadamente a 36000Km y poseen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la
Tierra, por lo que siempre se encuentran suspendidos sobre un mismo
punto del globo terrestre.
• Escenarios Satelitales
GEO
El periodo orbital de los satélites depende de su distancia a la Tierra. Cuanto
más cerca esté, más corto es el periodo. Los primeros satélites de
comunicaciones tenían un periodo orbital que no coincidía con el de rotación de la
Tierra sobre su eje, por lo que tenían un movimiento aparente en el cielo; esto
hacía difícil la orientación de las antenas, y cuando el satélite desaparecía en el
horizonte la comunicación se interrumpía.
Existe una altura para la cual el periodo orbital del satélite coincide
exactamente con el de rotación de la Tierra. Esta altura es de 35.786,04
kilómetros. La órbita correspondiente se conoce como el cinturón de Clarke, ya
que fue el famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke el primero en sugerir
esta idea en el año 1945. Vistos desde la tierra, los satélites que giran en esta
órbita parecen estar inmóviles en el cielo, por lo que se les llama satélites
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 41
geoestacionarios. Esto tiene dos ventajas importantes para las comunicaciones:
permite el uso de antenas fijas, pues su orientación no cambia y asegura el
contacto permanente con el satélite.
Los satélites comerciales funcionan en tres bandas de frecuencias, llamadas
C, Ku y Ka. La gran mayoría de emisiones de televisión por satélite se realizan en
la banda Ku. La tabla 2.2 muestra las frecuencias ascendentes y descendentes de
cada una de las bandas.
Tabla 2. 2. Frecuencias ascendentes y descendentes de las bandas C, Ku y Ka.
Banda Frecuencia ascendente
(GHz)
Frecuencia descendente
(GHz) Problemas
C 5,925 - 6,425 3,7 - 4,2 Interferencia
Terrestre
Ku 14,0 - 14,5 11,7 - 12,2 Lluvia
Ka 27,5 - 30,5 17,7 - 21,7 Lluvia
No es conveniente poner muy próximos en la órbita geoestacionaria dos
satélites que funcionen en la misma banda de frecuencias, ya que pueden
interferirse. En la banda C la distancia mínima es de dos grados, en la Ku y la Ka
de un grado. Esto limita en la práctica el número total de satélites que puede
haber en toda la órbita geoestacionaria a 180 en la banda C y a 360 en las
bandas Ku y Ka. La distribución de bandas y espacio en la órbita geoestacionaria
se realiza mediante acuerdos internacionales.
La elevada direccionalidad de las altas frecuencias hace posible concentrar
las emisiones por satélite a regiones geográficas muy concretas, hasta de unos
pocos cientos de kilómetros. Esto permite evitar la recepción en zonas no
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 42
deseadas y reducir la potencia de emisión necesaria, o bien concentrar el haz
para así aumentar la potencia recibida por el receptor, reduciendo al mismo
tiempo el tamaño de la antena parabólica necesaria.
En la actualidad, este tipo de comunicación puede imaginarse como si
tuviésemos un enorme repetidor de microondas en el cielo. Está constituido por
uno o más dispositivos receptor-transmisor, cada uno de los cuales escucha una
parte del espectro, amplificando la señal de entrada y retransmitiendo a otra
frecuencia para evitar los efectos de interferencia.
Cada una de las bandas utilizadas en los satélites se divide en canales. Para
cada canal suele haber en el satélite un repetidor, llamado
transponder o transponedor, que se ocupa de capturar la señal ascendente y
retransmitirla de nuevo hacia la tierra en la frecuencia que le corresponde.
Cada canal puede tener un ancho de banda de 27 a 72 MHz y puede
utilizarse para enviar señales analógicas de vídeo y/o audio, o señales digitales
que puedan corresponder a televisión (normal o en alta definición), radio digital
(calidad CD), conversaciones telefónicas digitalizadas, datos, etc. La eficiencia
que se obtiene suele ser de 1 bit/s por Hz; así, por ejemplo, un canal de 50 MHz
permitiría transmitir un total de 50Mbit/s de información.
Un satélite típico divide su ancho de banda de 500 MHz en unos doce
receptores-transmisores de un ancho de banda de 36 MHz cada uno. Cada par
puede emplearse para codificar un flujo de información de 500 Mbit/s, 800 canales
de voz digitalizada de 64 kbit/s, o bien, otras combinaciones diferentes.
Para la transmisión de datos vía satélite se han creado estaciones de
emisión-recepción de bajo coste llamadas VSAT (Very Small Aperture Terminal).
Una estación VSAT típica tiene una antena de un metro de diámetro y un vatio de
potencia. Normalmente las estaciones VSAT no tienen potencia suficiente para
comunicarse entre sí a través del satélite (VSAT - satélite - VSAT), por lo que se
suele utilizar una estación en tierra llamada hub que actúa como repetidor. De
esta forma, la comunicación ocurre con dos saltos tierra-aire (VSAT- satélite - hub
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 43
- satélite - VSAT). Un solo hub puede dar servicio a múltiples comunicaciones
VSAT.
En los primeros satélites, la división en canales era estática, separando el
ancho de banda en bandas de frecuencias fijas. En la actualidad el canal se
separa en el tiempo, primero en una estación, luego otra, y así sucesivamente.
El sistema se denomina multiplexación por división en el tiempo. También
tenían un solo haz espacial que cubría todas las estaciones terrestres. Con los
desarrollos experimentados en microelectrónica, un satélite moderno posee
múltiples antenas y pares receptor-transmisor. Cada haz de información
proveniente del satélite puede enfocarse sobre un área muy pequeña de forma
que pueden hacerse simultáneamente varias transmisiones hacia o desde el
satélite. A estas transmisiones se les llama traza de ondas dirigidas.
Las comunicaciones vía satélite tienen algunas características singulares. En
primer lugar está el retardo que introduce la transmisión de la señal a tan grandes
distancias. Con 36.000 Km. de altura orbital, la señal ha de viajar como mínimo
72.000 Km., lo cual supone un retardo de 240 milisegundos, sólo en la
transmisión; en la práctica el retardo es de 250 a 300 milisegundos según la
posición relativa del emisor, el receptor y el satélite. En una comunicación VSAT-
VSAT los tiempos se duplican debido a la necesidad de pasar por el hub.
A título comparativo en una comunicación terrestre por fibra óptica, a 10.000
Km. de distancia, el retardo puede suponer 50 milisegundos (la velocidad de las
ondas electromagnéticas en el aire o en el vacío es de unos 300.000 Km./s,
mientras que en el vidrio o en el cobre es de unos 200.000). En algunos casos
estos retardos pueden suponer un serio inconveniente o degradar de forma
apreciable el rendimiento si el protocolo no está preparado para este tipo de
redes.
En cuanto a los fenómenos que dificultan las comunicaciones vía satélite, se
han de incluir también el movimiento aparente en ocho de los satélites de la órbita
geoestacionaria debido a los balanceos de la Tierra en su rotación, los eclipses de
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 44
Sol en los que la Tierra impide que el satélite pueda cargar las baterías y los
tránsitos solares, en los que el Sol interfiere las comunicaciones del satélite al
encontrarse éste entre el Sol y la Tierra.
Otra característica singular de los satélites es que sus emisiones son
broadcast de manera natural. Tiene el mismo coste enviar una señal a una
estación que enviarla a todas las estaciones que se encuentren dentro de
la huella del satélite. Para algunas aplicaciones esto puede resultar muy
interesante, mientras que para otras, donde la seguridad es importante, es un
inconveniente, ya que todas las transmisiones han de ser cifradas. Cuando varios
ordenadores se comunican a través de un satélite (como en el caso de estaciones
VSAT) los problemas de utilización del canal común de comunicación que se
presentan son similares a los de una red local.
El coste de una transmisión vía satélite es independiente de la distancia,
siempre que las dos estaciones se encuentren dentro de la zona de cobertura del
mismo satélite. Además, no hay necesidad de hacer infraestructuras terrestres, y
el equipamiento necesario es relativamente reducido, por lo que son
especialmente adecuados para enlazar instalaciones provisionales que tengan
una movilidad relativa, o que se encuentren en zonas donde la infraestructura de
comunicaciones está poco desarrollada.
Recientemente se han puesto en marcha servicios de transmisión de datos
vía satélite basados en el sistema de transmisión de la televisión digital, lo cual
permite hacer uso de componentes estándar de bajo coste. Además de poder
utilizarse de forma full-duplex como cualquier comunicación convencional vía
satélite, es posible realizar una comunicación simple en la que los datos sólo se
transmiten de la red al usuario, y para el camino de vuelta, éste utiliza la red
telefónica (vía módem o RDSI). De esta forma la comunicación red->usuario se
realiza a alta velocidad (típicamente 400-500 kbit/s), con lo que se obtiene una
comunicación asimétrica. El usuario evita así instalar el costoso equipo transmisor
de datos hacia el satélite. Este servicio está operativo en Europa desde 1997 a
través de los satélites Astra y Eutelsat, y es ofrecido por algunos proveedores de
servicios de Internet. La instalación receptora es de bajo coste, existen tarjetas
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 45
para PC que permiten enchufar directamente el cable de la antena, que puede ser
la misma antena utilizada para ver la televisión vía satélite.
LEO
Como hemos dicho, los satélites con órbitas inferiores a 36.000 Km. tienen
un período de rotación inferior al de la Tierra, por lo que su posición relativa en el
cielo cambia constantemente. La movilidad es tanto más rápida cuanto menor es
su órbita. En 1990 Motorola puso en marcha un proyecto consistente en poner en
órbita un gran número de satélites (66 en total). Estos satélites, conocidos como
satélites Iridium se colocarían en grupos de once en seis órbitas circumpolares
(siguiendo los meridianos) a 750 Km. de altura, repartidos de forma homogénea a
fin de constituir una cuadrícula que cubriera toda la tierra. Cada satélite tendría el
periodo orbital de 90 minutos, por lo que en un punto dado de la tierra, el satélite
más próximo cambiaría cada ocho minutos.
Cada uno de los satélite emitiría varios haces diferentes (hasta un máximo
de 48) cubriendo toda la tierra con 1628 haces; cada uno de estos haces
constituiría una celda y el satélite correspondiente serviría para comunicar a los
usuarios que se encontraran bajo su huella. La comunicación usuario-satélite se
haría en frecuencias de banda de 1,6 GHz, que permite el uso de dispositivos
portátiles. La comunicación entre los satélites en el espacio exterior se llevaría a
cabo en una banda Ka.
2.4 PÉRDIDAS Y GANANCIAS
Todo radio-enlace presenta pérdidas que se deben al espacio libre, al vacío,
y a diferentes factores inherentes de una comunicación inalámbrica o ajenos a la
misma. A continuación se presentan algunos de los factores que producen
pérdidas y otros que ayudan a contrarrestar las pérdidas con ganancias.
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2.4.1 Pérdidas
Las pérdidas en espacio libre están relacionadas con la frecuencia y la
distancia del enlace. Las ondas pierden mucha energía al propagarse por el aire y
por el vacío así lo explica el principio de Huygens que plantea que dentro del haz
electromagnético de un enlace, la energía siempre se irradia en distintas
direcciones a la del eje del enlace.
Las pérdidas en espacio libre se miden sin considerar obstáculos, solo
trayectorias con línea de vista directa. Además se excluyen pérdidas adicionales
producidas por los fenómenos climáticos o vegetación.
Para calcular las pérdidas en espacio libre se utiliza la fórmula de Friis que
es la siguiente:
])[log(20])[log(2044.32 KmdMHzFLe ++=
Donde la frecuencia debe ser expresada en MHz y la distancia en
kilómetros.
Existe una zona denominada la zona de Fresnel que es una zona alrededor
de la línea de vista, en esta zona se debilita la señal al tener interrupciones de
techos, árboles, etc., es recomendable que la primera zona de Fresnel este libre
de interrupciones.
Existen otros factores que atenúan la señal y producen pérdidas en las
ondas, estas pérdidas son producidas por absorción atmosférica e hidrometeoros,
fenómenos de difracción y reflexiones.
Es importante considerar que en la zona beneficiaria de este proyecto existe
mucha lluvia, esto perjudica a la señal por lo que es importante tomarla en cuenta.
Para determinar estas pérdidas existe una ecuación que es la siguiente:
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αRkKmdBEspecíficaAtenuación *=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
En donde R es la tasa de lluvia en mm/h, k y ∝ son constantes que
dependen de la frecuencia y de la temperatura de la lluvia.
2.4.2 Ganancias
La ganancia del sistema es la diferencia entre la potencia nominal de salida
de un transmisor y la potencia mínima de entrada requerida por un receptor o
sensibilidad del receptor. Para que se pueda establecer un radio enlace la
ganancia del sistema debe ser mayor o igual a la suma de todas las ganancias y
pérdidas de una señal a lo largo de su camino desde el transmisor hasta el
receptor. La ganancia del sistema se utiliza para estimar la confiabilidad del
mismo para determinados parámetros del sistema. La ganancia del sistema
expresada matemáticamente es como se muestra en la ecuación siguiente.
rtbfemimats AALLLFCPG −−+++≥−= min
Donde:
Gs = Ganancia del sistema (dB)
Pt = Potencia de salida del transmisor (dBm)
Cmínima = Potencia mínima de entrada o sensibilidad (dBm)
At = Ganancia de la antena transmisora (dBi)
Ar = Ganancia de la antena receptora (dBi)
Le = Pérdidas en espacio libre (dB)
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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO 48
Lf = Pérdidas del alimentador de guías de onda (dB) entre la red de
distribución y su antena respectiva
Lb = Pérdida total de acoplamiento o ramificación (dB) en los circuladores,
filtros y red de distribución
Fm = margen de desvanecimiento para una determinada confiabilidad
Ya que la ganancia del sistema representa la pérdida neta, los valores de
pérdidas tienen signo positivo y los valores de ganancia tienen signo negativo.
2.5 SEGURIDAD EN REDES
La seguridad en redes es un tema muy importante porque de ella depende
que no ingresen personas ajenas a la red y roben información como los llamados
Hackers, otra situación es que al tratarse de una red de acceso a Internet dirigida
a jóvenes y niños del cantón Pastaza, no puede estar libre el acceso a contenido
pornográfico, violento y mal intencionado.
Se han dado casos en redes que se puede redirigir el ancho de banda a
ciertas direcciones lo que provocaría dejar menos ancho de banda del requerido a
otros usuarios ó simplemente dejarlos sin conexión.
Existen programas y equipos que permiten de alguna manera solucionar los
problemas antes mencionados como los firewalls, Proxy, administradores de
ancho de banda, entre otros.
El firewall o llamado corta-fuego, es un elemento
de hardware o software que se utiliza en una red de computadoras para controlar
las comunicaciones, permitiéndolas o prohibiéndolas según las políticas de
red que haya definido la organización responsable de la red. La ubicación habitual
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de un cortafuegos es el punto de conexión de la red interna de la organización
con la red exterior, que normalmente es Internet; de este modo se protege la red
interna de intentos de acceso no autorizados desde Internet, que puedan
aprovechar vulnerabilidades de los sistemas de la red interna. Funciona a nivel de
red, en la capa 3 del modelo OSI como filtro de paquetes IP, a este nivel se
pueden realizar filtros según los distintos campos de los paquetes IP: dirección IP
origen, dirección IP destino.
Entre las ventajas de un corta-fuegos se destacan las siguientes:
⎯ Protege de intrusiones.- El acceso a ciertos segmentos de la red de una
organización sólo se permite desde máquinas autorizadas de otros
segmentos de la organización o de Internet.
⎯ Protección de información privada.- Permite definir distintos niveles de
acceso a la información, de manera que en una organización c
